材料的组织决定材料的性能，纤维与基体之间的界面结构、由热错配引入的高密度位错，以及基体中的弥散析出相是影响纤维增强镁基复合材料力学性能、热膨胀性能以及尺寸稳定性的重要因素，因此对于复合材料微观组织的研究是十分重要的。下面，正航仪器根据这些内容，展开一系列的讨论：
目前国内外对于纤维增强镁基复合材料的研究主要集中在以Mg-Al-Zn系列合金为基体，而对于以稀土镁合金为基体的石墨纤维增强镁基复合材料的研究则相对很少。本章对利用压力浸渗技术制备的Grf/ZM6复合材料进行了增强相原始形貌、金相组织、TEM组织观察；并对合金元素的分布进行了EDX分析。
一、复合材料的金相组织
复合材料组织致密，没有明显的空洞、裂纹等缺陷，纤维分布较均匀，纤维与基体结合良好。这对于提高复合材料的力学性能和热物理性能是有利的，致密的组织不但能提高材料的强度和弹性模量，对于获得良好的尺寸稳定性能也是很有帮助的。纤维与纤维之间有一定量的塑性基体镁隔开，这能有效防止材料使用过程中裂纹的快速扩展，有利于材料性能的提高。SiC颗粒主要成带状分布，部分颗粒渗入纤维束内部，复合材料中金属液体浸渗充分，与纤维复合良好，材料无分层现象。纤维布铺层均匀、平整，没有褶皱，纤维束没有折断现象发生。
二、基体合金元素分布
利用SEM背散射电子成像对复合材料进行微观组织形貌观察时，发现在纤维与基体的界面处呈现白亮色，可能是重金属元素在该区域的富集。进一步分析纤维及周围区域元素的SEM线扫描和面扫描图。从线扫描图上可以看到稀土Nd元素在纤维与基体的界面处出现明显的峰值，而从面扫描图上也能发现了Nd的特殊亮点。从而进一步证实了基体合金中稀土元素Nd在纤维与基体界面处确实发生了富集现象，但具体的物质形态需进一步确定。
三、界面TEM组织观察与分析
在SEM分析中发现元素Nd纤维与基体界面处富集，但具体的物质形态无法确定，本节采用TEM方法对复合材料的界面组织进行详细分析。Mg12Nd为不连续块状分布，尺寸很小，一般约为几十纳米。根据电子衍射分析，求得Mg12Nd为体心正方晶体结构，其点阵常数为a=1.031nm，c=0.593nm。
纤维表面存在着大量与纤维轴向基本平行的石墨片层结构，这些表面能较高的小条带为非均匀形核提供了有利条件。为降低材料结构的系统能量，基体析出相Mg12Nd优先在纤维表面形核并长大。由于纤维与Mg不润湿，而且基体合金元素与石墨纤维之间不存在界面反应，基体合金与纤维仅仅是机械结合的方式，一般界面结合很弱，而大量的Mg12Nd在界面处富集，必将改善纤维与基体的界面结合状态，增强界面结合强度，减少复合材料中的初始裂纹，提高复合材料的力学性能和尺寸稳定性。通过TEM组织观察发现，如果界面处Mg12Nd析出较多，则界面附近的基体中弥散析出相就很少，甚至没有析出，如图3-7(a)和(c)所示；反之，界面处Mg12Nd析出较少，则界面附近的基体中弥散析出相Mg12Nd就较多。之所以出现这种现象，是因为基体中总的Nd含量是一定的，如果在界面处大量富集，那么界面附近基体中能够为Mg12Nd析出提供的Nd的量就会减少。
四、复合材料中位错分布
在铸态复合材料纤维与基体之间的界面及近界面区存在大量的位错。这些位错在界面处堆积和缠结在一起，大量位错存在的区域会形成一层残余应变层。复合材料中产生位错有两种原因：一种是基体的塑性变形导致的位错增殖，另一种是界面为协调基体和增强体两相的变形而形成的错配位错。而对于纤维与纤维之间的狭窄基体区，由于纤维约束了基体的变形，形成的位错属于热错配位错的可能性更大，存在于该狭窄区的残余应力主要来自两边所夹界面张应力以及垂直于界面方向的压应力。高密度位错的存在可以强化基体，同时如何减小残余应力和钉扎阻碍位错的运动，对于提高复合材料的尺寸稳定性尤为重要。
五、本文结论
(1)复合材料组织致密，没有明显的孔洞、裂纹等缺陷，纤维与基体结合良好；SiC颗粒主要成带状分布，部分颗粒渗入到纤维束内部；纤维织物增强复合材料中纤维布铺层均匀、平整，没有褶皱，纤维束没有折断现象发生。
(2)复合材料中，基体合金的Nd元素会在纤维与基体之间的界面处发生明显的富集。进一步分析表明，在纤维与基体镁合金的界面处析出不连续分布的块状Mg12Nd相，尺寸量级约为几十纳米。
(3)铸态复合材料纤维与基体之间的界面及近界面区的基体中存在高密度的位错。
以上就是正航仪器就Grf/ZM6复合材料的微观组织进行的试验探讨，更多资料，欢迎继续关注，我们长期更新连载。http://www.zhenghangyq.net
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